src/gromacs/mdlib/mdebin.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <string.h>
  42 #include <float.h>
  43 #include "typedefs.h"
  44 #include "string2.h"
  45 #include "mdebin.h"
  46 #include "smalloc.h"
  47 #include "physics.h"
  48 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  49 #include "vec.h"
  50 #include "disre.h"
  51 #include "main.h"
  52 #include "network.h"
  53 #include "names.h"
  54 #include "orires.h"
  55 #include "constr.h"
  56 #include "mtop_util.h"
  57 #include "xvgr.h"
  58 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  59 #include "macros.h"
  60 #include "mdrun.h"
  61 #include "mdebin_bar.h"
  62
  63
  64 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  65
  66 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  67
  68 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  69     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  70     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  71 };
  72
  73 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  74
  75 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  76
  77 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  78
  79 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  80
  81 static const char *boxvel_nm[] = {
  82     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  83     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  84 };
  85
  86 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  87 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  88
  89 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  90                       const gmx_mtop_t *mtop,
  91                       const t_inputrec *ir,
  92                       FILE             *fp_dhdl)
  93 {
  94     const char         *ener_nm[F_NRE];
  95     static const char  *vir_nm[] = {
  96         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  97         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  98         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
  99     };
 100     static const char  *sv_nm[] = {
 101         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 102         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 103         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 104     };
 105     static const char  *fv_nm[] = {
 106         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 107         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 108         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 109     };
 110     static const char  *pres_nm[] = {
 111         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 112         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 113         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 114     };
 115     static const char  *surft_nm[] = {
 116         "#Surf*SurfTen"
 117     };
 118     static const char  *mu_nm[] = {
 119         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 120     };
 121     static const char  *vcos_nm[] = {
 122         "2CosZ*Vel-X"
 123     };
 124     static const char  *visc_nm[] = {
 125         "1/Viscosity"
 126     };
 127     static const char  *baro_nm[] = {
 128         "Barostat"
 129     };
 130
 131     char              **grpnms;
 132     const gmx_groups_t *groups;
 133     char              **gnm;
 134     char                buf[256];
 135     const char         *bufi;
 136     t_mdebin           *md;
 137     int                 i, j, ni, nj, n, nh, k, kk, ncon, nset;
 138     gmx_bool            bBHAM, bNoseHoover, b14;
 139
 140     snew(md, 1);
 141
 142     md->bVir   = TRUE;
 143     md->bPress = TRUE;
 144     md->bSurft = TRUE;
 145     md->bMu    = TRUE;
 146
 147     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 148     {
 149         md->delta_t = ir->delta_t;
 150     }
 151     else
 152     {
 153         md->delta_t = 0;
 154     }
 155
 156     groups = &mtop->groups;
 157
 158     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 159     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 160              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 161
 162     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 163     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 164     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 165     md->bConstrVir = FALSE;
 166     if (md->bConstr)
 167     {
 168         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 169         {
 170             if (ir->eI == eiSD2)
 171             {
 172                 md->nCrmsd = 2;
 173             }
 174             else
 175             {
 176                 md->nCrmsd = 1;
 177             }
 178         }
 179         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 180     }
 181     else
 182     {
 183         md->nCrmsd = 0;
 184     }
 185
 186     /* Energy monitoring */
 187     for (i = 0; i < egNR; i++)
 188     {
 189         md->bEInd[i] = FALSE;
 190     }
 191
 192     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 193     {
 194         md->bEner[i] = FALSE;
 195         if (i == F_LJ)
 196         {
 197             md->bEner[i] = !bBHAM;
 198         }
 199         else if (i == F_BHAM)
 200         {
 201             md->bEner[i] = bBHAM;
 202         }
 203         else if (i == F_EQM)
 204         {
 205             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 206         }
 207         else if (i == F_COUL_LR)
 208         {
 209             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 210         }
 211         else if (i == F_LJ_LR)
 212         {
 213             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 214         }
 215         else if (i == F_BHAM_LR)
 216         {
 217             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 218         }
 219         else if (i == F_RF_EXCL)
 220         {
 221             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 222         }
 223         else if (i == F_COUL_RECIP)
 224         {
 225             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 226         }
 227         else if (i == F_LJ_RECIP)
 228         {
 229             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 230         }
 231         else if (i == F_LJ14)
 232         {
 233             md->bEner[i] = b14;
 234         }
 235         else if (i == F_COUL14)
 236         {
 237             md->bEner[i] = b14;
 238         }
 239         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 240         {
 241             md->bEner[i] = FALSE;
 242         }
 243         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 244                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 245                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 246                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 247                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 248                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 249         {
 250             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 251         }
 252         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 253                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 254         {
 255             md->bEner[i] = FALSE;
 256         }
 257         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 258         {
 259             md->bEner[i] = TRUE;
 260         }
 261         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 262         {
 263             md->bEner[i] = TRUE;
 264         }
 265         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 266         {
 267             md->bEner[i] = TRUE;
 268         }
 269         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 270         {
 271             md->bEner[i] = FALSE;
 272         }
 273         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 274         {
 275             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 276         }
 277         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 278         {
 279             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 280         }
 281         else if (i == F_DISRESVIOL)
 282         {
 283             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 284         }
 285         else if (i == F_ORIRESDEV)
 286         {
 287             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 288         }
 289         else if (i == F_CONNBONDS)
 290         {
 291             md->bEner[i] = FALSE;
 292         }
 293         else if (i == F_COM_PULL)
 294         {
 295             md->bEner[i] = (ir->ePull == epullUMBRELLA || ir->ePull == epullCONST_F || ir->bRot);
 296         }
 297         else if (i == F_ECONSERVED)
 298         {
 299             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 300                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 301         }
 302         else
 303         {
 304             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 305         }
 306     }
 307
 308     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 309     if (ir->bAdress && !debug)
 310     {
 311         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 312         {
 313             md->bEner[i] = FALSE;
 314             if (i == F_EKIN)
 315             {
 316                 md->bEner[i] = TRUE;
 317             }
 318             if (i == F_TEMP)
 319             {
 320                 md->bEner[i] = TRUE;
 321             }
 322         }
 323         md->bVir   = FALSE;
 324         md->bPress = FALSE;
 325         md->bSurft = FALSE;
 326         md->bMu    = FALSE;
 327     }
 328
 329     md->f_nre = 0;
 330     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 331     {
 332         if (md->bEner[i])
 333         {
 334             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 335             md->f_nre++;
 336         }
 337     }
 338
 339     md->epc            = ir->epc;
 340     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 341     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 342     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 343     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 344     md->etc            = ir->etc;
 345     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 346     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 347     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 348     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 349
 350     md->ebin  = mk_ebin();
 351     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 352      * for interaction_function[i].longname
 353      */
 354     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 355     if (md->nCrmsd)
 356     {
 357         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 358          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 359          */
 360         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 361     }
 362     if (md->bDynBox)
 363     {
 364         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 365                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 366                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 367                                    unit_length);
 368         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 369         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 370         if (md->bDiagPres)
 371         {
 372             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 373             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 374         }
 375     }
 376     if (md->bConstrVir)
 377     {
 378         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 379         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 380     }
 381     if (md->bVir)
 382     {
 383         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 384     }
 385     if (md->bPress)
 386     {
 387         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 388     }
 389     if (md->bSurft)
 390     {
 391         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 392                                     unit_surft_bar);
 393     }
 394     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 395     {
 396         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 397                                  boxvel_nm, unit_vel);
 398     }
 399     if (md->bMu)
 400     {
 401         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 402     }
 403     if (ir->cos_accel != 0)
 404     {
 405         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 406         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 407                                    unit_invvisc_SI);
 408     }
 409
 410     /* Energy monitoring */
 411     for (i = 0; i < egNR; i++)
 412     {
 413         md->bEInd[i] = FALSE;
 414     }
 415     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 416     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 417
 418     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 419     {
 420         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 421     }
 422     if (!bBHAM)
 423     {
 424         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 425         {
 426             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 427         }
 428     }
 429     else
 430     {
 431         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 432         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 433         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 434         {
 435             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 436         }
 437     }
 438     if (b14)
 439     {
 440         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 441         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 442     }
 443     md->nEc = 0;
 444     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 445     {
 446         if (md->bEInd[i])
 447         {
 448             md->nEc++;
 449         }
 450     }
 451
 452     n = groups->grps[egcENER].nr;
 453     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 454     if (!ir->bAdress)
 455     {
 456         /*standard simulation*/
 457         md->nEg = n;
 458         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 459     }
 460     else if (!debug)
 461     {
 462         /*AdResS simulation*/
 463         md->nU    = 0;
 464         md->nEg   = 0;
 465         md->nE    = 0;
 466         md->nEc   = 0;
 467         md->isvir = FALSE;
 468     }
 469     snew(md->igrp, md->nE);
 470     if (md->nE > 1)
 471     {
 472         n = 0;
 473         snew(gnm, md->nEc);
 474         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 475         {
 476             snew(gnm[k], STRLEN);
 477         }
 478         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 479         {
 480             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 481             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 482             {
 483                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 484                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 485                 {
 486                     if (md->bEInd[k])
 487                     {
 488                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 489                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 490                         kk++;
 491                     }
 492                 }
 493                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 494                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 495                 n++;
 496             }
 497         }
 498         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 499         {
 500             sfree(gnm[k]);
 501         }
 502         sfree(gnm);
 503
 504         if (n != md->nE)
 505         {
 506             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 507         }
 508     }
 509
 510     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 511     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 512     if (md->bMTTK)
 513     {
 514         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 515                           for now */
 516     }
 517     else
 518     {
 519         md->nTCP = 0;
 520     }
 521     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 522     {
 523         if (md->bNHC_trotter)
 524         {
 525             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 526         }
 527         else
 528         {
 529             md->mde_n = 2*md->nTC;
 530         }
 531         if (md->epc == epcMTTK)
 532         {
 533             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 534         }
 535     }
 536     else
 537     {
 538         md->mde_n  = md->nTC;
 539         md->mdeb_n = 0;
 540     }
 541
 542     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 543     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 544     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 545     grpnms = md->grpnms;
 546
 547     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 548     {
 549         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 550         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 551         grpnms[i] = strdup(buf);
 552     }
 553     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 554                                unit_temp_K);
 555
 556     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 557     {
 558         if (md->bPrintNHChains)
 559         {
 560             if (md->bNHC_trotter)
 561             {
 562                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 563                 {
 564                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 565                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 566                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 567                     {
 568                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 569                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 570                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 571                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 572                     }
 573                 }
 574                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 575                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 576                 if (md->bMTTK)
 577                 {
 578                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 579                     {
 580                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 581                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 582                         {
 583                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 584                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 585                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 586                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 587                         }
 588                     }
 589                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 590                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 591                 }
 592             }
 593             else
 594             {
 595                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 596                 {
 597                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 598                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 599                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 600                     grpnms[2*i] = strdup(buf);
 601                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 602                     grpnms[2*i+1] = strdup(buf);
 603                 }
 604                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 605                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 606             }
 607         }
 608     }
 609     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 610              md->etc == etcVRESCALE)
 611     {
 612         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 613         {
 614             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 615             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 616             grpnms[i] = strdup(buf);
 617         }
 618         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 619     }
 620
 621     sfree(grpnms);
 622
 623
 624     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 625     if (md->nU > 1)
 626     {
 627         snew(grpnms, 3*md->nU);
 628         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 629         {
 630             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 631             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 632             grpnms[3*i+XX] = strdup(buf);
 633             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 634             grpnms[3*i+YY] = strdup(buf);
 635             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 636             grpnms[3*i+ZZ] = strdup(buf);
 637         }
 638         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 639         sfree(grpnms);
 640     }
 641
 642     if (fp_ene)
 643     {
 644         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 645     }
 646
 647     md->print_grpnms = NULL;
 648
 649     /* check whether we're going to write dh histograms */
 650     md->dhc = NULL;
 651     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 652     {
 653         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 654         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 655         {
 656             snew(md->dhc, 1);
 657
 658             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 659         }
 660         md->fp_dhdl = NULL;
 661         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 662     }
 663     else
 664     {
 665         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 666         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 667     }
 668     if (ir->bSimTemp)
 669     {
 670         int i;
 671         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 672         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 673         {
 674             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 675         }
 676     }
 677     return md;
 678 }
 679
 680 /* print a lambda vector to a string
 681    fep = the inputrec's FEP input data
 682    i = the index of the lambda vector
 683    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 684    get_names = whether to print the names rather than the values
 685    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 686 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 687                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 688                                 char *str)
 689 {
 690     size_t nps = 0, np;
 691     int    j, k = 0;
 692     int    Nsep = 0;
 693
 694     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 695     {
 696         if (fep->separate_dvdl[j])
 697         {
 698             Nsep++;
 699         }
 700     }
 701     str[0] = 0; /* reset the string */
 702     if (Nsep > 1)
 703     {
 704         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 705     }
 706     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 707     {
 708         if (fep->separate_dvdl[j])
 709         {
 710             double lam;
 711             if (!get_names)
 712             {
 713                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 714                 {
 715                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 716                 }
 717                 else
 718                 {
 719                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 720                 }
 721             }
 722             else
 723             {
 724                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 725             }
 726             /* print comma for the next item */
 727             if (k < Nsep-1)
 728             {
 729                 str += sprintf(str, ", ");
 730             }
 731             k++;
 732         }
 733     }
 734     if (Nsep > 1)
 735     {
 736         /* and add the closing parenthesis */
 737         str += sprintf(str, ")");
 738     }
 739 }
 740
 741
 742 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 743                        const output_env_t oenv)
 744 {
 745     FILE       *fp;
 746     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 747     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 748     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 749     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 750     int         n_lambda_terms = 0;
 751     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 752     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 753     char      **setname;
 754     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 755     int         bufplace = 0;
 756
 757     int         nsets_dhdl = 0;
 758     int         s          = 0;
 759     int         nsetsextend;
 760     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 761
 762     /* count the number of different lambda terms */
 763     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 764     {
 765         if (fep->separate_dvdl[i])
 766         {
 767             n_lambda_terms++;
 768         }
 769     }
 770
 771     if (fep->n_lambda == 0)
 772     {
 773         sprintf(title, "%s", dhdl);
 774         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 775         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 776                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 777     }
 778     else
 779     {
 780         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 781         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 782         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 783                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 784     }
 785     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 786     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 787
 788     if (!(ir->bSimTemp))
 789     {
 790         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 791                            ir->opts.ref_t[0]);
 792     }
 793     if (ir->efep != efepSLOWGROWTH)
 794     {
 795         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 796         {
 797             /* compatibility output */
 798             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 799         }
 800         else
 801         {
 802             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 803                                 lambda_vec_str);
 804             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 805                                 lambda_name_str);
 806             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 807                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 808                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 809         }
 810     }
 811     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 812
 813
 814     nsets_dhdl = 0;
 815     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 816     {
 817         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 818     }
 819     /* count the number of delta_g states */
 820     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 821
 822     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 823
 824     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 825     {
 826         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 827     }
 828
 829     if (fep->bPrintEnergy)
 830     {
 831         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 832     }
 833
 834     nsetsextend = nsets;
 835     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 836     {
 837         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 838                              the reduced potential (only needed with foreign
 839                              lambda, and only output when init_lambda is not
 840                              set in order to maintain compatibility of the
 841                              dhdl.xvg file) */
 842         write_pV     = TRUE;
 843     }
 844     snew(setname, nsetsextend);
 845
 846     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 847     {
 848         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 849         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 850         setname[s] = strdup(buf);
 851         s         += 1;
 852     }
 853
 854     if (fep->bPrintEnergy)
 855     {
 856         sprintf(buf, "%s (%s)", "Energy", unit_energy);
 857         setname[s] = strdup(buf);
 858         s         += 1;
 859     }
 860
 861     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 862     {
 863         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 864         {
 865             if (fep->separate_dvdl[i])
 866             {
 867
 868                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 869                 {
 870                     /* compatibility output */
 871                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 872                 }
 873                 else
 874                 {
 875                     double lam = fep->init_lambda;
 876                     if (fep->init_lambda < 0)
 877                     {
 878                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 879                     }
 880                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 881                             lam);
 882                 }
 883                 setname[s] = strdup(buf);
 884                 s         += 1;
 885             }
 886         }
 887     }
 888
 889     if (fep->n_lambda > 0)
 890     {
 891         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 892          * from this xvg legend.
 893          */
 894
 895         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 896         {
 897             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 898         }
 899         else
 900         {
 901             nsetsbegin = 0;
 902         }
 903
 904         if (fep->bPrintEnergy)
 905         {
 906             nsetsbegin += 1;
 907         }
 908         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 909
 910         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 911         {
 912             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 913             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 914             {
 915                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 916                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 917             }
 918             else
 919             {
 920                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 921             }
 922
 923             if (ir->bSimTemp)
 924             {
 925                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 926                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 927                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 928                         unit_temp_K);
 929             }
 930             setname[s] = strdup(buf);
 931             s++;
 932         }
 933         if (write_pV)
 934         {
 935             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 936             setname[nsetsextend-1] = strdup(buf);  /* the first entry after
 937                                                       nsets */
 938         }
 939
 940         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 941
 942         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 943         {
 944             sfree(setname[s]);
 945         }
 946         sfree(setname);
 947     }
 948
 949     return fp;
 950 }
 951
 952 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 953 {
 954     int i, j;
 955
 956     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 957     {
 958         if (md->bEner[i])
 959         {
 960             ecpy[j++] = e[i];
 961         }
 962     }
 963     if (j != md->f_nre)
 964     {
 965         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 966     }
 967 }
 968
 969 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 970                 gmx_bool        bDoDHDL,
 971                 gmx_bool        bSum,
 972                 double          time,
 973                 real            tmass,
 974                 gmx_enerdata_t *enerd,
 975                 t_state        *state,
 976                 t_lambda       *fep,
 977                 t_expanded     *expand,
 978                 matrix          box,
 979                 tensor          svir,
 980                 tensor          fvir,
 981                 tensor          vir,
 982                 tensor          pres,
 983                 gmx_ekindata_t *ekind,
 984                 rvec            mu_tot,
 985                 gmx_constr_t    constr)
 986 {
 987     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 988     real   crmsd[2], tmp6[6];
 989     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 990     real   eee[egNR];
 991     real   ecopy[F_NRE];
 992     double store_dhdl[efptNR];
 993     real   store_energy = 0;
 994     real   tmp;
 995
 996     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
 997      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
 998      * the last timestep to match the trajectory frames.
 999      */
1000     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1001     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1002     if (md->nCrmsd)
1003     {
1004         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1005         if (md->nCrmsd > 1)
1006         {
1007             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1008         }
1009         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1010     }
1011     if (md->bDynBox)
1012     {
1013         int nboxs;
1014         if (md->bTricl)
1015         {
1016             bs[0] = box[XX][XX];
1017             bs[1] = box[YY][YY];
1018             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1019             bs[3] = box[YY][XX];
1020             bs[4] = box[ZZ][XX];
1021             bs[5] = box[ZZ][YY];
1022             nboxs = NTRICLBOXS;
1023         }
1024         else
1025         {
1026             bs[0] = box[XX][XX];
1027             bs[1] = box[YY][YY];
1028             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1029             nboxs = NBOXS;
1030         }
1031         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1032         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1033         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1034         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1035         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1036
1037         if (md->bDiagPres)
1038         {
1039             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1040                not the instantaneous pressure */
1041             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1042
1043             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1044             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1045             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1046         }
1047     }
1048     if (md->bConstrVir)
1049     {
1050         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1051         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1052     }
1053     if (md->bVir)
1054     {
1055         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1056     }
1057     if (md->bPress)
1058     {
1059         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1060     }
1061     if (md->bSurft)
1062     {
1063         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1064         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1065     }
1066     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1067     {
1068         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1069         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1070         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1071         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1072         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1073         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1074         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1075     }
1076     if (md->bMu)
1077     {
1078         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1079     }
1080     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1081     {
1082         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1083         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1084         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1085         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1086         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1087                  *dens*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1088         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1089     }
1090     if (md->nE > 1)
1091     {
1092         n = 0;
1093         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1094         {
1095             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1096             {
1097                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1098                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1099                 {
1100                     if (md->bEInd[k])
1101                     {
1102                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1103                     }
1104                 }
1105                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1106                 n++;
1107             }
1108         }
1109     }
1110
1111     if (ekind)
1112     {
1113         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1114         {
1115             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1116         }
1117         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1118
1119         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1120         {
1121             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1122             if (md->bPrintNHChains)
1123             {
1124                 if (md->bNHC_trotter)
1125                 {
1126                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1127                     {
1128                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1129                         {
1130                             k                = i*md->nNHC+j;
1131                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1132                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1133                         }
1134                     }
1135                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1136
1137                     if (md->bMTTK)
1138                     {
1139                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1140                         {
1141                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1142                             {
1143                                 k                = i*md->nNHC+j;
1144                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1145                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1146                             }
1147                         }
1148                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1149                     }
1150                 }
1151                 else
1152                 {
1153                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1154                     {
1155                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1156                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1157                     }
1158                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1159                 }
1160             }
1161         }
1162         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1163                  md->etc == etcVRESCALE)
1164         {
1165             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1166             {
1167                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1168             }
1169             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1170         }
1171     }
1172
1173     if (ekind && md->nU > 1)
1174     {
1175         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1176         {
1177             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1178         }
1179         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1180     }
1181
1182     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1183
1184     /* BAR + thermodynamic integration values */
1185     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1186     {
1187         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1188         {
1189             /* zero for simulated tempering */
1190             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1191             if (md->temperatures != NULL)
1192             {
1193                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1194                 /* is this even useful to have at all? */
1195                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1196                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1197                     enerd->term[F_EKIN];
1198             }
1199         }
1200
1201         if (md->fp_dhdl)
1202         {
1203             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1204             /* the current free energy state */
1205
1206             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1207             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1208             {
1209                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1210             }
1211             /* total energy (for if the temperature changes */
1212             if (fep->bPrintEnergy)
1213             {
1214                 store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1215                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1216             }
1217
1218             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1219             {
1220                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1221                 {
1222                     if (fep->separate_dvdl[i])
1223                     {
1224                         /* assumes F_DVDL is first */
1225                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1226                     }
1227                 }
1228             }
1229             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1230             {
1231                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1232             }
1233             if ((md->epc != epcNO)  &&
1234                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1235                 (fep->init_lambda < 0))
1236             {
1237                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1238                                                         there are alternate state
1239                                                         lambda and we're not in
1240                                                         compatibility mode */
1241             }
1242             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1243             /* and the binary free energy output */
1244         }
1245         if (md->dhc && bDoDHDL)
1246         {
1247             int idhdl = 0;
1248             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1249             {
1250                 if (fep->separate_dvdl[i])
1251                 {
1252                     /* assumes F_DVDL is first */
1253                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1254                     idhdl            += 1;
1255                 }
1256             }
1257             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1258             /* store_dh is dE */
1259             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1260                                     (double)state->fep_state,
1261                                     store_energy,
1262                                     pv,
1263                                     store_dhdl,
1264                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1265                                     time);
1266         }
1267     }
1268 }
1269
1270
1271 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1272 {
1273     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1274 }
1275
1276 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1277 {
1278     for (; (n > 0); n--)
1279     {
1280         fprintf(log, "%c", c);
1281     }
1282 }
1283
1284 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1285 {
1286     char CHAR = '#';
1287     int  slen;
1288     char buf1[22], buf2[22];
1289
1290     slen = strlen(s);
1291     fprintf(log, "\t<======  ");
1292     npr(log, slen, CHAR);
1293     fprintf(log, "  ==>\n");
1294     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1295     fprintf(log, "\t<==  ");
1296     npr(log, slen, CHAR);
1297     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1298
1299     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1300             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1301             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1302     fprintf(log, "\n");
1303 }
1304
1305 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time, real lambda)
1306 {
1307     char buf[22];
1308
1309     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1310             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1311             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1312 }
1313
1314 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1315                 FILE *log,
1316                 gmx_int64_t step, double time,
1317                 int mode, gmx_bool bCompact,
1318                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1319                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1320 {
1321     /*static char **grpnms=NULL;*/
1322     char         buf[246];
1323     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1324     int          ndisre = 0;
1325     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1326
1327     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1328        there can be only one per ID for these */
1329     int          nr[enxNR];
1330     int          id[enxNR];
1331     real        *block[enxNR];
1332
1333     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1334     double      enxlambda_data[2];
1335
1336     t_enxframe  fr;
1337
1338     switch (mode)
1339     {
1340         case eprNORMAL:
1341             init_enxframe(&fr);
1342             fr.t            = time;
1343             fr.step         = step;
1344             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1345             fr.dt           = md->delta_t;
1346             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1347             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1348             fr.ener         = md->ebin->e;
1349             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1350             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1351             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1352             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1353             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1354             {
1355                 nr[i] = 0;
1356             }
1357             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1358             {
1359                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1360                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1361                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1362                 id[enxOR]     = enxOR;
1363                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1364                     fcd->orires.nr : 0;
1365                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1366                 id[enxORI]    = enxORI;
1367                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1368                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1369                 id[enxORT]    = enxORT;
1370             }
1371
1372             /* whether we are going to wrte anything out: */
1373             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1374             {
1375
1376                 /* the old-style blocks go first */
1377                 fr.nblock = 0;
1378                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1379                 {
1380                     if (nr[i] > 0)
1381                     {
1382                         fr.nblock = i + 1;
1383                     }
1384                 }
1385                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1386                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1387                 {
1388                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1389                     fr.block[b].id        = id[b];
1390                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1391 #ifndef GMX_DOUBLE
1392                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1393                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1394 #else
1395                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1396                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1397 #endif
1398                 }
1399
1400                 /* check for disre block & fill it. */
1401                 if (ndisre > 0)
1402                 {
1403                     int db = fr.nblock;
1404                     fr.nblock += 1;
1405                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1406
1407                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1408                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1409                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1410                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1411 #ifndef GMX_DOUBLE
1412                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1413                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1414                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1415                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1416 #else
1417                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1418                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1419                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1420                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1421 #endif
1422                 }
1423                 /* here we can put new-style blocks */
1424
1425                 /* Free energy perturbation blocks */
1426                 if (md->dhc)
1427                 {
1428                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1429                 }
1430
1431                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1432                 if (md->dhc)
1433                 {
1434                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1435                 }
1436
1437                 /* do the actual I/O */
1438                 do_enx(fp_ene, &fr);
1439                 gmx_fio_check_file_position(enx_file_pointer(fp_ene));
1440                 if (fr.nre)
1441                 {
1442                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1443                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1444                 }
1445             }
1446             free_enxframe(&fr);
1447             break;
1448         case eprAVER:
1449             if (log)
1450             {
1451                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1452             }
1453             break;
1454         case eprRMS:
1455             if (log)
1456             {
1457                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1458             }
1459             break;
1460         default:
1461             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1462     }
1463
1464     if (log)
1465     {
1466         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1467         {
1468             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1469             {
1470                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1471                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1472                         opts->ref_t[i]);
1473             }
1474         }
1475         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1476         {
1477             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1478         }
1479         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1480         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1481         fprintf(log, "\n");
1482
1483         if (!bCompact)
1484         {
1485             if (md->bDynBox)
1486             {
1487                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1488                         mode, TRUE);
1489                 fprintf(log, "\n");
1490             }
1491             if (md->bConstrVir)
1492             {
1493                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1494                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1495                 fprintf(log, "\n");
1496                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1497                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1498                 fprintf(log, "\n");
1499             }
1500             if (md->bVir)
1501             {
1502                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1503                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1504                 fprintf(log, "\n");
1505             }
1506             if (md->bPress)
1507             {
1508                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1509                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1510                 fprintf(log, "\n");
1511             }
1512             if (md->bMu)
1513             {
1514                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1515                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1516                 fprintf(log, "\n");
1517             }
1518
1519             if (md->nE > 1)
1520             {
1521                 if (md->print_grpnms == NULL)
1522                 {
1523                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1524                     n = 0;
1525                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1526                     {
1527                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1528                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1529                         {
1530                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1531                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1532                                     *(groups->grpname[nj]));
1533                             md->print_grpnms[n++] = strdup(buf);
1534                         }
1535                     }
1536                 }
1537                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1538                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1539                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1540                 {
1541                     if (md->bEInd[i])
1542                     {
1543                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1544                     }
1545                 }
1546                 fprintf(log, "\n");
1547                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1548                 {
1549                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1550                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1551                             FALSE);
1552                 }
1553                 fprintf(log, "\n");
1554             }
1555             if (md->nTC > 1)
1556             {
1557                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1558                 fprintf(log, "\n");
1559             }
1560             if (md->nU > 1)
1561             {
1562                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1563                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1564                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1565                 {
1566                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1567                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1568                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1569                 }
1570                 fprintf(log, "\n");
1571             }
1572         }
1573     }
1574
1575 }
1576
1577 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1578 {
1579     int i;
1580
1581     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1582     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1583     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1584     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1585     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1586
1587     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1588     {
1589         /* Check if we need to allocate first */
1590         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1591         {
1592             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1593             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1594         }
1595
1596         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1597         {
1598             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1599             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1600         }
1601     }
1602
1603     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1604     {
1605         /* Check if we need to allocate first */
1606         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1607         {
1608             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1609         }
1610
1611         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1612         {
1613             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1614         }
1615     }
1616     if (mdebin->dhc)
1617     {
1618         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1619     }
1620 }
1621
1622 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1623                                       energyhistory_t * enerhist)
1624 {
1625     int i;
1626
1627     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1628         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1629     {
1630         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1631                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1632     }
1633
1634     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1635     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1636     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1637     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1638
1639     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1640     {
1641         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1642             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1643         mdebin->ebin->e[i].esum =
1644             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1645         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1646             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1647     }
1648     if (mdebin->dhc)
1649     {
1650         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1651     }
1652 }